Nanocontainer (orange) mit der modifizierten Version von Proteorhodopsin (rot). Die symmetrische Verteilung der eingebauten Proteorhodopsin-Moleküle (links) verursacht einen «Protonenkurzschluss»: Bei Lichtbestrahlung kann kein Protonen-Gefälle über die Membran aufgebaut werden. Nach dem chemischen Ausschalten der falsch orientierten Proteorhodopsine (rechts) sind die richtig orientierten Moleküle in der Lage, ein Protonengefälle über die Membran aufzubauen (grau) - somit kann die Energie genutzt werden. Grafik: Dimitrios Fotiadis, Universität Bern.
Synthetische Biologie ist ein aufstrebendes und sich schnell entwickelndes Forschungsfeld im Ingenieurwesen. Berner Forscher haben innerhalb des Nationalen Forschungsschwerpunkts 'Molecular Systems Engineering' einen chemischen Schalter in eine molekulare 'Nanomaschine' eingebaut, die unter anderem synthetische Zellen mit Energie versorgen kann. Synthetische Biologie ist ein stark interdisziplinäres Forschungsgebiet, das Biologie, Chemie und Physik mit Ingenieurwissenschaften verbindet. Ihr Ziel ist es, sogenannte molekulare Fabriken und synthetische Zellen mit neuen Eigenschaften und Funktionen zu entwickeln, die im Gesundheitswesen, in der Industrie oder in der biologischen und medizinischen Forschung eingesetzt werden sollen. Solche künstlichen Systeme im Nanometerbereich werden zusammengesetzt, indem bereits existierende oder synthetische 'Bausteine' - zum Beispiel Proteine - kombiniert werden. Die so entstandenen molekularen Systeme bieten zahlreiche Nutzungsmöglichkeiten - zum Beispiel für die Synthese von chemischen Verbindungen, den Abbau von Schadstoffen, der Energieversorgung oder die medizinische Diagnose und Behandlung. In diesem Zusammenhang verbindet der Nationale Forschungsschwerpunkt (NFS) 'Molecular Systems Engineering' Schweizer Forschende aus verschiedenen Disziplinen, um gemeinsam Innovationen voranzutreiben und bestehende und künftige Herausforderungen anzugehen.
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